Te Arotakenga Tuhituhi mo te Aroturuki i te Makuku oneone

1. Te Whakar

Ka taea te wehewehe i nga hangarau aroturuki makuku oneone ki nga waahanga e toru i runga i te tauine me te maapono: te hangarau ine ine whenua, te hangarau tata, me te hangarau aro turuki mamao. Kei ia hangarau e toru tana ake arotahi, e kapi ana i te katoa o nga hiahia tono mai i te inenga tohu rohe ki te aro turuki i te tauine o te ao.

(1) Hangarau ine ira i runga i te whenua

Ko te hangarau ine ine i runga i te whenua e arotahi ana ki te inenga puoko oneone whakapaa tika, ka taea te mohio ki te kohi raraunga makuku oneone e mau tonu ana, ko te tikanga matua mo te makuku oneone. Kei roto i te nuinga o nga rangahau aukati, Time Domain Reflectometry (TDR), pūoko hiko, rangahau neutron me etahi atu momo. He rerekee nga pukoro rereke i te tika, te utu, me nga ahuatanga e tika ana.

(2) Hangarau Hangarau Tata

Ka whakamahia te hangarau tairongo tata ki te mara, ki te tauine whakaheke wai ranei. Ka whiwhi i nga ahuatanga tohatoha mokowhiti o te makuku oneone na roto i nga tikanga kore-ahuru, hei whakarite mo te rohenga o te inenga ine i te whenua. Ko nga hangarau noa ko te Electromagnetic Induction (EMI), Ground-Penetrating Radar (GPR), Cosmic Ray Neutron Probe (CRNP), me etahi atu, i roto i era, ka taea e te hangarau CRNP te mohio ki te inenga kore o te makuku oneone toharite o te rohe i runga i te waahi nui, a kua waiho hei piriti matua e hono ana i te inenga tohu whenua me te peerangi mamao.

(3) Hangarau Aroturuki Maama Mamao

Ko te hangarau tairongo mamao e mohio ana ki te aro turuki i te makuku oneone nui (rohe-a-rohe ki te ao) na roto i nga papaaho penei i nga amiorangi me nga waka rererangi. E ai ki nga roopu whakaaro mamao, ka taea te wehewehea ki te whakamaarama mamao whatu, te whakamaarama mamao pokarekare waiariki me te whakamaarama mamao ngaruiti. I roto i a raatau, ko te miihini ngaruiti kua noho hei hangarau auraki mo te aro turuki i te makuku oneone nui na te iti o te aro ki nga ahuatanga o te rangi me te kaha ki te kuhu ki nga otaota me te oneone mata. Ka taea te wehea atu ki te ngaruiti ngaruiti hohe taaro mamao (pērā i te Synthetic Aperture Radar, SAR) me te ngaruiti ngaruiti harango mamao (pērā i te irirangi).

2. Nga Tikanga me te Whakataurite Mahinga o nga Hangarau Aroturuki Matua

(1) Whakatauritenga Mahinga o nga Puoko Ine Ine-a-papa

Momo Pūoko	Nga painga	Nga huakore	Nga Tauari e Pa ana	Taurangi Tika
Panui Atete	1. Ka taea te whakakotahi me nga kaitarai raraunga mo te ine tonu; 2. Utu iti rawa; 3. iti te kohi hiko	1. He iti te tika, he rereke te uara whakatikatika ki te momo oneone me te tote; 2. Ko nga pukoro he ngawari ki te koroheketanga	Ko nga ahuatanga e tika ana ki te whakawa i nga huringa o te makuku me te iti o nga whakaritenga mo te tika	Tika iti
TDR Probe	1. Ka taea te mahi inenga tonu; 2. Te tika teitei (2-3%) i muri i te whakatikatika i te oneone-motuhake; 3. Karekau ki te tote (tae noa ki te ngaro o te tohu); 4. Te whakanui i te matauranga	1. He nui ake te uaua o te whakahaere i nga pukoro hiko; 2. Ko te whakaurunga e hiahia ana kia taraihia, he wa roa; 3. He muhu i roto i nga taiao-nui-te-moana; 4. Te nui o te whakapau hiko (me nui nga pākahiko rechargeable)	Ko nga whare taiwhanga e mau ana i nga punaha e tika ana me whai inenga tino tika	Tika Tino (2-3%)
Pūoko Pūkoro	1. Ka taea te mahi inenga tonu; 2. He ngawari te whakaurunga mo etahi momo; 3. Te tika teitei (2-3%) i muri i te whakatikatika; 4. He iti te kohi hiko (he nui nga pākahiko iti); 5. Utu iti, ka taea te ine ine-maha	1. Ka heke te tika i roto i nga taiao-a-te-te-te-te-moana (ko te kawe i te hiko o te tangohanga kukū > 8 dS/m); 2. He kino te mahi o nga tohu iti-kounga	Ko nga ahuatanga e kii ana i te inenga-maha, te whakatakoto me te tiaki punaha ngawari, me te iti o te whakapau hiko	Tika Tino (2-3%)
Neutron Probe	1. Rōrahi ine nui; 2. Karekau ki te tote; 3. Te whakanui i te matauranga (hangarau pakeke); 4. Kaore e pa ana ki nga take whakapiringa-a-rua	1. He utu nui; 2. Ko te mahi e hiahiatia ana he tiwhikete radiation; 3. Tino pau te wa; 4. Kaore e taea te mahi inenga tonu	Ko nga ahuatanga me nga taputapu o naianei me te tiwhikete e hiahia ana ki te ine i te toka-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-a-te-ma-te-te-toka-te-te-tote-nui-a-te-te-tote-nui ranei	Tika Iti (kua pai ake i muri i te whakatikatika mara)
CRNP (Cosmic Ray Neutron Probe)	1. Te awhe ine tino nui (te awe i te rōrahi me te 800m te diameter); 2. Inenga aunoa; 3. He pai mo te whakamana i te whenua o nga raraunga amiorangi (te whakaene i te rereketanga nui-nui); 4. Kaore e pa ana ki nga take whakapiringa-a-rua	1. Utu teitei; 2. Kare i marama te whakamaramatanga o te ruri ine, he rereke ki te makuku oneone; 3. Te tika i whakawhāitihia e ngā āhuatanga whakararuraru pērā i te otaota	Ko nga ahuatanga e kii ana i nga uara makuku toharite tauine nui me te whakamana whenua o nga raraunga amiorangi	RMSE ≈ 0.032 cm³/cm³ (i muri i te whakatikatika)

Momo Pūoko	Nga painga	Nga huakore	Nga Tauari e Pa ana	Taurangi Tika
Panui Atete	1. Ka taea te whakakotahi me nga kaitarai raraunga mo te ine tonu; 2. Utu iti rawa; 3. iti te kohi hiko	1. He iti te tika, he rereke te uara whakatikatika ki te momo oneone me te tote; 2. Ko nga pukoro he ngawari ki te koroheketanga	Ko nga ahuatanga e tika ana ki te whakawa i nga huringa o te makuku me te iti o nga whakaritenga mo te tika	Tika iti
TDR Probe	1. Ka taea te mahi inenga tonu; 2. Te tika teitei (2-3%) i muri i te whakatikatika i te oneone-motuhake; 3. Karekau ki te tote (tae noa ki te ngaro o te tohu); 4. Te whakanui i te matauranga	1. He nui ake te uaua o te whakahaere i nga pukoro hiko; 2. Ko te whakaurunga e hiahia ana kia taraihia, he wa roa; 3. He muhu i roto i nga taiao-nui-te-moana; 4. Te nui o te whakapau hiko (me nui nga pākahiko rechargeable)	Ko nga whare taiwhanga e mau ana i nga punaha e tika ana me whai inenga tino tika	Tika Tino (2-3%)
Pūoko Pūkoro	1. Ka taea te mahi inenga tonu; 2. He ngawari te whakaurunga mo etahi momo; 3. Te tika teitei (2-3%) i muri i te whakatikatika; 4. He iti te kohi hiko (he nui nga pākahiko iti); 5. Utu iti, ka taea te ine ine-maha	1. Ka heke te tika i roto i nga taiao-a-te-te-te-te-moana (ko te kawe i te hiko o te tangohanga kukū > 8 dS/m); 2. He kino te mahi o nga tohu iti-kounga	Ko nga ahuatanga e kii ana i te inenga-maha, te whakatakoto me te tiaki punaha ngawari, me te iti o te whakapau hiko	Tika Tino (2-3%)
Neutron Probe	1. Rōrahi ine nui; 2. Karekau ki te tote; 3. Te whakanui i te matauranga (hangarau pakeke); 4. Kaore e pa ana ki nga take whakapiringa-a-rua	1. He utu nui; 2. Ko te mahi e hiahiatia ana he tiwhikete radiation; 3. Tino pau te wa; 4. Kaore e taea te mahi inenga tonu	Ko nga ahuatanga me nga taputapu o naianei me te tiwhikete e hiahia ana ki te ine i te toka-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-te-a-te-ma-te-te-toka-te-te-tote-nui-a-te-te-tote-nui ranei	Tika Iti (kua pai ake i muri i te whakatikatika mara)
CRNP (Cosmic Ray Neutron Probe)	1. Te awhe ine tino nui (te awe i te rōrahi me te 800m te diameter); 2. Inenga aunoa; 3. He pai mo te whakamana i te whenua o nga raraunga amiorangi (te whakaene i te rereketanga nui-nui); 4. Kaore e pa ana ki nga take whakapiringa-a-rua	1. Utu teitei; 2. Kare i marama te whakamaramatanga o te ruri ine, he rereke ki te makuku oneone; 3. Te tika i whakawhāitihia e ngā āhuatanga whakararuraru pērā i te otaota	Ko nga ahuatanga e kii ana i nga uara makuku toharite tauine nui me te whakamana whenua o nga raraunga amiorangi	RMSE ≈ 0.032 cm³/cm³ (i muri i te whakatikatika)

(2) Nga Maapono Matua me te Mahinga o nga Hangarau Aroturuki Iro Mamao

Ko te hangarau aro turuki i te tairongo mamao ka whakahoki i te makuku oneone ma te kite i te whakaata, te tuku, te marara ranei nga ahuatanga o te oneone ki te irirangi hiko i roto i nga roopu rereke. He rereke te hohonu o te inenga, te taumira mokowā me nga ahuatanga e tika ana mo nga hangarau i roto i nga roopu rereke:

• Te Maama Mamao Pokareka me te Weariki: Ko te Maama mamao (te marama kitea, te tata-infrared, te ngaru-poto ngaru) ka whakahoki i te makuku oneone i roto i te paparanga mata tino kikokore (≤1mm) na roto i nga huringa o te tae o te oneone (he pouri ake te oneone makuku); Ka whakaata autaki te whakamaarama infrared i nga ahuatanga makuku ma te aro turuki i nga huringa o te pāmahana o te oneone. He whakaraerae enei e rua ki te huarere me te taupoki otaota, he iti te hohonu o te inenga.

• Ngaruiti Ngaru Mamao: Ka whakahokia te makuku ma te ine i te taurua dielectric volumetric o te oneone (ko te taima o te wai i te 80, he teitei ake i tera o te totoka o te oneone me te hau), ka wehea ki nga momo hohe (ka tukuna e te radar nga tohu ki te ine i nga oro) me te wahangu (te ine i te rauropi ngaruiti taiao). I roto i nga roopu ngaruiti, he kaha te kaha o te roopu-L me te roopu-P ki te kuhu i nga otaota, he pai hoki mo te aro turuki i te makuku oneone tata-mata me te rohe pakiaka; He pai te roopu-C mo te oneone koretake, mo nga waahi tipu iti ranei.

Whakatauritenga Mahinga o nga Miihana Ngaruiti Ngaruiti Mamao

Mihana Satellite	Momo Pūoko	Roopu	Whakatau Mokowā	Te Waa Toro	Nga Painga Matua	Taurangi Tika
SMOS (Makuku oneone me te Salinity Satellite)	Irirangi Ngaruiti Hangū	R-ropu	25 kiromita (Matiti EASE-2)	3 ra	Ko te misioni peerangi tuatahi mo te aro turuki i te makuku o te oneone, e kaha ana ki te whakahoki mai i te Hohonutanga Optical Vegetation (VOD)	Tauwaenga R²=0.75, RMSE=0.023 m³/m³
SMAP (Soil Moisture Active Passive Satellite)	Radar Hohe + Irirangi Waahi (I rahua te Radar)	R-ropu	36 km (Paerewa), 9 km (Whakarei)	2-3 ra	I tenei wa ko te hua makuku oneone tino tika o te ao, e kaha ana ki te whakarato raraunga makuku rohe pakiaka (0-100cm)	ubRMSE=0.035-0.038 cm³/cm³ (paparanga mata); 0.026-0.03 cm³/cm³ (rohe pakiaka)
Tiaki-1	Radar Aperture Synthetic Hohe (SAR)	C-ropu	10-20 m	6 ra	Taumira mokowā teitei, ka taea te whakakotahi ki nga raraunga SMAP hei whakaputa i nga hua taumira 3km	RMSE<0.046 cm³/cm³
ESA CCI (Kokiri Huringa Hurirangi)	Ngaruiti Ngaruiti Hohe + Hangū	Ropu-maha	Whakatau Maha	Ka whakawhirinaki ki te puna raraunga	Ka whakarato i nga raraunga makuku oneone mo te wa roa mai i te tau 1978	Te tika matawhānui Waenga, e tika ana mo te rangahau huringa huarere roa

3. Nga Take Matua e Pa ana ki te Tikanga Aroturuki i te Makuku oneone

I runga i nga hua tātari-meta o te Tuhituhi 3, ko te tika o te aroturuki makuku oneone e pa ana ki nga ahuatanga rereke penei i te momo puoro, te tikanga whakatauira, me nga tikanga taiao. Ko nga mea matua e awe ana ko enei e whai ake nei:

(1) Pūoko me te Whirihoranga Hangarau

• Momo Pūoko: Ko te tika o nga pūoko ngaruiti hohe me te hāngū ka whakataurite ina whakamahia anake (tauwaenga R²=0.7 mo nga mea e rua), engari he iti noa nga rangahau mo te whakamahi whakakotahi. Ko nga taunakitanga o naianei e whakaatu ana kaore i tino pai ake te tika o te hanumi (median R²=0.59), me rangahau ano me te arotautanga.

• Aratau Polarization: I roto i nga pūoko ngaruiti hohe, ko te VV+VH polarization rua te tino tika (median R²=0.76, RMSE=0.035 m³/m³), whai muri i te HH polarization, me te VH polarization he iti rawa te tika.

• Te Inenga Hohonu: Ko te ngaruiti ngaru mamao he pai te nuinga mo te aro turuki i te paparanga mata (0-5cm) te makuku oneone. Ko te paparanga hohonu (>20cm) te makuku me tiki autaki ma nga tauira ako miihini. I tenei wa, he iti te maha o nga tauira raraunga mo te tika o te aroturuki paparanga hohonu, kaore ano kia marama te whakatau.

(2) Te Whakatauira me nga Tikanga Tukatuka Raraunga

Ko te tikanga whakatauira hurihuri mo te aro turuki i nga raraunga ka tino pa ki te tika:

• Ko nga Tauira Ako Miihini (ina koa ko nga whatunga neural) te tino tika, me te tau waenga R²=0.73 me te RMSE=0.035 m³/m³; i roto ia ratou, ko nga whatunga LSTM te tino tika (tauwaenga R²=0.86) na te mea ka taea e ratou te hopu i te ti'aturi o te wa.

• Ka whakamahia nuitia nga Tauira Waarua (pēnei i te Tauira Kapua Wai (WCM), τ-ω Tauira), he iti ake te tika o te ako miihini (median R²=0.71, RMSE=0.042 m³/m³).

• Ko te whakakotahitanga o te ako miihini me nga tauira ahua-a-waa ka taea te whakapai ake i te tika (tauwaenga R²=0.79, RMSE=0.030 m³/m³).

(3) Nga Tikanga Taiao me te Mata

• Momo Huarere: He pai ake te tika o te aro turuki i nga rohe maroke me te waahi-maroke (he teitei ake te R² waenga) i tera i nga rohe maaka me te waahi-makuku. Na te mea kei roto i nga rohe maaka nga otaota whakatoi me te nui o te makuku rerekee, ka raru pea nga tohu.

• Kakano Whenua: Ko te onepu kirikiri te tino tika o te aroturuki (mean R²=0.75); He pai ake te mahi a nga pūoko hāngū i roto i te paru paru me te paru, engari he pai ake te mahi a nga pūoko hohe i roto i te one one me te one.

• Uwhi Whenua: Ko te whenua ahuwhenua (witi, witi, soybeans, aha atu) te kaupapa rangahau matua. Ko te kiato o te otaota ka pa ki te kuhu o nga tohu ngaruiti, na reira ka pa ki te tika, engari ko te rereketanga o te tika o te tirotiro i waenga i nga waa rereke kaore he mea nui, e whakaatu ana i te pumau o te hangarau ngaruiti.

4. Nga Pūnaha Tono me nga Rauemi Raraunga mo te Aroturuki i te Makuku oneone

(1) Ipurangi o nga Mea (IoT) me nga Pūnaha Whakahaere Raraunga

Ko te punaha ZENTRA i whakaarohia i roto i te Tuhituhi 1 he otinga IoT angamaheni mo te aroturuki makuku oneone. Ka whakauru i nga pukoro, nga kaitarai raraunga me nga papaahi kapua (ZENTRA Cloud) ki te mohio ki te whakaurunga ngawari, te tango raraunga mamao, te whakatupato moata moata mo te he me te whakakotahitanga raraunga maha-pae. Ka taea te whakaiti i nga mahi a nga kairangahau me te whakapai ake i te pai o te whakahaere raraunga.

(2) Whatunga Aroturuki mo te Ao me te Rohe

• Whatunga COSMOS: He whatunga tirotiro makuku oneone i runga i te hangarau CRNP. I tenei wa, tata ki te 194 nga teihana tuuturu huri noa i te ao, e kapi ana i nga rohe penei i Amerika, Tiamana, Ahitereiria me te United Kingdom. Ka taea e ia te whakaki i te mokowhiti mokowhiti i waenga i te inenga inenga i runga whenua me te whakaata mamao amiorangi.

• Whatunga Makuku oneone o te Ao (ISMN): Ka whakauru i nga raraunga makuku oneone i roto i te waahi mai i nga teihana maha huri noa i te ao, e kapi ana i nga momo hangarau inenga, a he rauemi raraunga taketake nui mo te whakamanatanga o nga raraunga tairongo mamao.

• Whatunga TERENO: Ko te whatunga Tirotiro Taiao Terrestrial o Tiamana, kei roto e 20 nga teihana CRNP mo te makuku o te oneone i te tauine-wai te makuku o te oneone.

(3) Nga Hua Raraunga me nga Papa Tiri

• Raraunga SMOS: E waatea ana mai i te paetukutuku mana o ESA me te papanga CATDS, tae atu ki te makuku oneone mata, te VOD, te makuku oneone o te rohe pakiaka me etahi atu hua.

• Raraunga SMAP: I tukuna e te National Snow and Ice Data Center (NSIDC) o te United States, tae atu ki nga hua makuku oneone mata me te rohe pakiaka me te tino tika.

• Raraunga ESA CCI: Ka whakarato i nga raraunga makuku oneone mo te wa roa (e toru nga momo hua: he kaha, he wahangu, he whakakotahi) mai i te tau 1978, ka taea te tiki mai i te paetukutuku mana ESA Soil Moisture CCI.

5. Nga Whakamutunga Rangahau me nga Tohu Ake

Ko nga tuhinga e toru e tohu tonu ana kua hanga e nga hangarau aro turuki makuku oneone he punaha tauine katoa mai i te inenga ira-a-papa ki te tirohanga mamao o te ao. I roto i a raatau, ko te miihini ngaruiti te hangarau matua mo te aro turuki nui, me nga tauira ako miihini kua tino pai ake te tika o te hurihanga. Ko nga wero matua o nga hangarau o naianei ko: te arotautanga tika o te whakakotahitanga o nga pūoko ngaruiti hohe me te hāngū, te manatoko i nga tikanga aroturuki makuku oneone hohonu, me te whakapai ake i te tika o te aro turuki i nga otaota uaua me nga rohe makuku. Ko nga rangahau a muri ake nei me aro ki enei huarahi, me te whakapai ake i nga tikanga whakahiato raraunga, te whakakaha i te whakakotahitanga o nga raraunga tairongo mamao me nga tirohanga whenua, me te whakatairanga i te hohonutanga o te whakamahinga o nga raraunga makuku oneone i roto i nga mara penei i te whakahaere irrigation ahuwhenua, te matewai me te waipuke whakatupato wawe, me te rangahau huringa huarere.